JP3200575B2 - メタルハライドランプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はメタルハライドランプ、
特に光学機器に用いられるメタルハライドランプの改良
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】メタルハライドランプはリフレクタに組
み込まれて、液晶プロジェクターやＯＨＰ、映写機等の
光学機器に使用されている。近年、スクリーン照度向上
のため、電極間距離を短くし（例えば、２ｍｍ）、リフ
レクタによる光の利用率（詳細は後述する）を高めたメ
タルハライドランプが実用化され普及している。処が、
電極間距離を短くしたためランプ単体の発光効率（ルー
メン／Ｗ）の低下を招いてしまった。

【０００３】そこで従来の技術では、前述ような電極間
距離を短くしたために発光効率の低下したメタルハライ
ドランプのスクリーン照度を上げるため、金属ハロゲン
化物を過剰に封入し発光効率の向上に努めた。金属ハロ
ゲン化物を過剰に封入する事によって発光効率そのもの
は目論み通り向上するものの肝心のスクリーン照度は逆
に低下する傾向にあった。

【０００４】その１つの原因として考えられるのは、過
剰に封入された金属ハロゲン化物が、点灯中に蒸気化せ
ず、発光管の内壁に付着し、それが陰となってスクリー
ン照度の低下に繋がっていたのである。加えて、過剰に
封入された金属ハロゲン化物が、石英ガラス製の発光管
の失透現象をや電極の腐食を引き起こし、ランプ寿命を
短くさせる原因となっていた。更に、過剰に封入された
金属ハロゲン化物の影響でランプ点灯中の発光管内の対
流が乱れ、フリッカの原因となっいた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明では、封
入するハロゲン化物を特定の範囲に限定し、スクリーン
照度を上げ且つ長寿命でフリッカのないメタルハライド
ランプを開発する事をその課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明にかかるメタルハ
ライドランプ(A)の第１例は、請求項１に記載のように
「リフレクタ(8)に装着して使用され、電極間距離当た
りのランプ電力が７５〜２７０Ｗ／mmで作動するメタル
ハライドランプ(A)であって、ハロゲン化水銀以外の金
属ハロゲン化物を0.04〜0.3mg／cc封入し、ハロゲン化
水銀は封入されていない」事を特徴とし、請求項２に記
載のメタルハライドランプ(A)はその第２例で「リフレ
クタ(8)に装着して使用され、電極間距離当たりのラン
プ電力が７５〜２７０Ｗ／mmで作動するメタルハライド
ランプ(A)であって、ハロゲン化水銀以外の金属ハロゲ
ン化物を0.04〜0.3mg／ccとハロゲン化水銀とを封入
し、ハロゲン化水銀／該金属ハロゲン化物がモル比で1.
3〜4.4の範囲にある」事を特徴とする。

【０００７】（作 用）これによれば、封入したハロゲ
ン化水銀以外の金属ハロゲン化物の量、或いは封入した
ハロゲン化水銀／ハロゲン化物のモル比を前記少ない範
囲内に限定する事により、リフレクタ(8)に装着して
光学機器の光源として使用した場合、後述するスクリー
ン照度の向上に繋がらない余分な発光(6a)が減少し、逆
にスクリーン照度の向上に繋がる必要な発光(5a)が増加
すると同時に、フリッカーが解消され、且つ長寿命
を達成する。

【０００８】メタルハライドランプ(A)を点灯すると、
図３に示すように電極(2)間にアーク(4)が発生する。す
ると一方の電極(2)の近傍に極く狭い範囲（直径約０.５
ｍｍ）で強く光る輝点(5)が現れ、その周囲に明るい発
光部(6)が生じる。前記輝点(5)は直流点灯の場合は陰極
側に１カ所現れ、交流点灯では各電極の近傍に合計２カ
所現れる。本明細書では全体を通じて直流点灯の場合を
代表例に挙げて説明するが、当然印加方式は直流に限ら
れず交流の場合でもよい。本発明にかかるメタルハライ
ドランプ(A)は前記第１、２例に示す構成であるので、
後述の実施例で示すように同一条件ではこの輝点(5)部
分の明るさが従来のものより明るくなる。そしてメタル
ハライドランプ(A)とリフレクタ(8)とを組み合わせて使
用する場合、リフレクタ(8)の焦点に前記輝点(5)がほぼ
一致するように配設される。

【０００９】次に、本発明にかかるメタルハライドラン
プ(A)とリフレクタ(8)とを組み合わせて光学機器の光源
として使用した場合における、スクリーン照度の向上に
ついて説明する。（図２参照） ある種の光学機器ではＬＣＤパネル(9)と呼ばれる光が
通過する開口部分があり、ＬＣＤパネル(9)の画像がス
クリーン(10)に映し出される。従って、光源(A)から出
た光の内、光を有効利用する事ができる範囲はＬＣＤパ
ネル(9)を通過するものだけであり、それ以外の範囲を
照射してもスクリーン(10)に到達しないので無意味とな
る。この意味から光学機器では、光源(A)から出る光に
は、スクリーン照度の向上に繋がる必要な発光(5a)『＝
ＬＣＤパネル(9)を通過する光』とそうでない余分な光
(6a)とが発生する。

【００１０】光学機器用光源(A)では、リフレクタ(8)を
使用する関係上、輝点(5)が焦点におかれるので、輝点
(5)或いは輝点(5)とその極く近傍部分の光がＬＣＤパネ
ル(9)を通過する必要な光(5a)となる。処が、輝点(5)の
周囲の明るい発光部(6)から出た光の大半は前記ＬＣＤ
パネル(9)を通過せず、スクリーン照度を高めることが
できず、余分な光(6a)となる。換言すれば、輝点(5)の
周囲の明るい発光部(6)が如何に明るかったとしてもス
クリーン照度の向上には繋がらない。スクリーン照度の
向上を図るには輝点(5)の明るさを高める事が重要にな
ってくる。本発明にかかるメタルハライドランプ(A)は
前記輝点(5)の輝度が高いので、スクリーン照度の向上
をはかる事ができる。ここで、輝点(5)の周囲の明るい
発光部(6)から出た光は、余分な光(6a)となるので、明
るい発光部(6)をそのまま明るい発光部(6)或いは余分な
発光部(6)と呼ぶことにする。

【００１１】次に、フリッカーが解消されるメカニズム
について説明する。両電極(2)間に電圧を印加してアー
ク(4)を生成させると、本発明では前述の第１、２例の
範囲で封入構成を規定しているので、余分な光(6a)が減
少して必要な光(5a)が増加する事になるが、この点を図
３と図４に従って更に詳述する。図３(イ)は本発明にお
ける直流点灯時のアーク(4)発生部分の拡大断面図であ
り図３(ロ)は中心線で切った輝度分布である。また、図
４(イ)は従来例の直流点灯時のアーク(4)発生部分の拡大
断面図であり、図４(ロ)は中心線で切った輝度分布であ
る。(5)は輝点（この範囲をクロス線で示す）、(6)はそ
の周囲の明るい発光部（この範囲を斜線で示す)であ
る。

【００１２】この輝点(5a)の周囲に発生する明るい発光
部(6)は温度バランスが非常に不安定な部分であり、メ
タルハライドランプ(A)の発光管部(1a)内部の充填ガス
の対流により明るい発光部(6)と発光していない部分の
境目(7)に揺らぎが発生し、それに起因するスクリーン
(10)上のフリッカー（＝チラツキ）が発生する原因とな
るが、本発明では明るい発光部(6)が従来例に比べて小
さくなるので、不安定領域がそれだけ減少しフリッカー
の発生を防ぐことができる。ただし、ランプ単体の発光
効率でみれば、金属ハロゲン化物とハロゲン化水銀が少
ないため、ランプ単体の発光効率の向上を追求した従来
のランプと比べると発光効率そのものは低くなる。

【００１３】しかしながら、前述のように本発明にかか
るメタルハライドランプ(A)の用途は、ランプ単体の発
光効率を追求するものでなくリフレクタ(8)との組み合
わせて使用されるものであるから、スクリーン照度の向
上に大いなる効果があるということになる。即ち、図２
に示すようにリフレクタ(8)の筒部(8a)に本発明のメタ
ルハライドランプ(A)を装着して使用した場合、輝点(5)
とその極く近傍から出た光(5a)「この部分の光はリフレ
クタ(8)の焦点にほぼ一致する部分である」は、有効利
用範囲(9)を通過してスクリーン(10)に到達する。従っ
て、この部分の光はスクリーン(10)の照度向上に役立つ
必要な光(5a)である。

【００１４】一方、その周囲の明るい発光部(6)からの
光は、前述のようにＬＣＤパネル(9)を通過しないの
で、スクリーン照度向上につながらない。それ故、本発
明に係るメタルハライドランプ(A)ではランプ単体の発
光効率は下がるものの必要な発光部(5)の明るさが明る
い方がスクリーン照度向上に役立つことになる。

【００１５】また、本発明ランプ(A)が従来品に比べて
長寿命になるという理由は、封入する金属ハロゲン化物
を特定の少ない量に限定したので、石英ガラスと金属ハ
ロゲン化物との反応がそれだけ少なくなり、失透や黒化
を防止する事ができるためである。

【００１６】

【実施の形態】図１は本発明に係る直流メタルハライド
ランプ(A)の一実施例の断面図であり、これを代表例と
して説明する。図示していないが、勿論交流点灯用ダブ
ルエンド型メタルハライドランプ、或いは直・交流点灯
用シングルエンドタイプの場合にも本発明の適用は可能
である。交流点灯型の場合には、両電極(2)は同じ形状
のものが使用されるが、直流点灯用の場合には、一方が
陰極(2a)となり他方が陽極(2b)となる。その場合陰極(2
a)より陽極(2b)の方が太径のタングステンが使用される
事になる。

【００１７】ランプ容器(1)には石英ガラスが用いられ
ており、球状に形成された発光管部(1a)の両端に矩形の
封止部(1b)が形成されており、封止部(1b)内に埋入され
ているモリブデン製の封止用箔(3)に溶接された電極(2)
が発光管部(1a)内に突出し、所定の電極間距離を隔てて
対向している。電極間距離は特に限定されるものではな
いが、この場合は１.５〜２ｍｍ《一般的には０.５〜３
ｍｍ》である。発光管部(1a)内には所定量の水銀とアル
ゴンガスが封入してあり、その他に、 ハロゲン化水銀以外の金属ハロゲン化物を０.０４〜
０.３ｍｇ／ｃｃを封入した場合、或いは、ハロゲン
化水銀以外の金属ハロゲン化物を０.０４〜０.３ｍｇ／
ｃｃとハロゲン化水銀とを封入し、ハロゲン化水銀／ハ
ロゲン化物がモル比で１.３〜４.４の範囲とした場合と
がある。封止部(1b)中の封止用箔(3)の他端には外部リ
ード棒(12)が導出されている。

【００１８】このようにして形成されたメタルハライド
ランプ(A)は、その電極(2)間のアーク発生部分がリフレ
クタ(8)の焦点に一致するようにその一端がリフレクタ
(8)の筒部(8a)に挿入され、接合剤で接着或いは金属部
材でメカニカルに固定され使用される。電極(2)に印加
（直流、交流を問わない）すると、電極(2)間にアーク
(4)が発生する。アーク(4)は、輝点(5)とその周囲に発
生する明るい発光部(6)とで構成され、輝点(5)とその極
く近傍部分の光りは前述のようにＬＣＤパネル(9)を通
って画像をスクリーン(10)に映写する。

【００１９】（実施例１）実施例１で用いたメタルハラ
イドランプ(A)は、ほぼ球形の発光管部(1a)を持ち、発
光管部(1a)の外径は直径１５ｍｍで、内容積は１ｃｃで
ある。このメタルハライドランプ(A)には、発光金属と
して所定量の臭化ディスプロシウムが封入されており、
その他所定量の水銀とアルゴンガスとが封入されてい
る。電極間距離は２ｍｍである。このメタルハライドラ
ンプ(A)を電子安定器にてランプ電力３５０Ｗで直流点
灯させた。下記の表１は、臭化ディスプロシウムの量を
変化させたメタルハライドランプ〜を製作し、ラン
プ単体の発光効率（ルーメン/Ｗ）、余分な発光部(6)の
揺らぎの有無、スクリーン照度（ルックス）について検
証した。〜のメタルハライドランプの充填ガス成分
は、臭化ディスプロシウム以外は全て同一条件とした。
ここで、〜の範囲が本発明範囲であり、以上が従
来範囲である。この点は実施例１〜３を通じて共通す
る。 （表 １） 臭化ディスプロ シウムの量(mg/cc） ０.０３ ０.０５ ０.１ ０.２ ０.３ ０.４ ランプ単体の発光効率(ルーメン/Ｗ) ４５ ４７ ５０ ５１ ５４ ５８ 余分な発光部の揺らぎ 〇 〇 〇 〇 △ × スクリーン照度(lx) ５２０ ６２０ ６３０ ６００ ５８０ ４９０ 註１；余分な発光部(6)の揺らぎは、点灯したランプ単体を、レンズによりスク リーンに投影し、目視により合否を判定した。合格は〇、不合格は×であり、△ は完全に揺らぎがないわけではないが、実際の使用上問題なしと判断される限界 である。この点は実施例１〜３を通じて共通する。 表１から、金属ハロゲン化物（臭化ディスプロシウム）
の量を増やすと、ランプ単体の発光効率（ルーメン/
Ｗ）は増加するもののスクリーン照度は逆に低下してい
る事が分かる。従来範囲に至ると揺らぎが発生し且つ
スクリーン照度は本発明範囲〜より低くなってい
る。臭化ディスプロシウムが、０.０３ｍｇの時にスク
リーン照度が低下している理由は発光金属の絶対量が少
ないためである。

【００２０】（実施例２）実施例２で用いたメタルハラ
イドランプ(A)は、ほぼ球形の発光管部(1a)を持ち、発
光管部(1a)の外径は直径１４ｍｍで、内容積は０.８ｃ
ｃである。このメタルハライドランプ(A)には、発光金
属として所定量のヨウ化インジウムとヨウ化ディスプロ
シウムが封入されており、その他所定量の水銀とアルゴ
ンガスとが封入されている。電極間距離は１.５ｍｍで
ある。このメタルハライドランプ(A)を電子安定器にて
ランプ電力２５０Ｗで直流点灯させた。下記の表２は、
ヨウ化インジウムとヨウ化ディスプロシウムの量を変化
させたメタルハライドランプ〜を製作し、ランプ単
体の発光効率（ルーメン/Ｗ）、余分な発光部(6)の揺ら
ぎの有無、スクリーン照度（ルックス）について検証し
た。〜のメタルハライドランプの充填ガス成分は、
臭化ディスプロシウム以外は全て同一条件とした。 （表 ２） ヨウ化インジウム とヨウ化ディスプロシウムの量(mg/cc) ０.０３ ０.０５ ０.１ ０.２ ０.３ ０.４ ランプ単体の発光効率(ルーメン/Ｗ) ３８ ４０ ４１ ４４ ４５ ５０ 余分な発光部の揺らぎ 〇 〇 〇 〇 △ × スクリーン照度(lx) ３５０ ４００ ４１４ ３７５ ３６０ ３４０ 表１と同様の効果を得た。

【００２１】（実施例３）実施例３で用いたメタルハラ
イドランプ(A)は、ほぼ球形の発光管部(1a)を持ち、発
光管部(1a)の外径は直径１５ｍｍで、内容積は１.０ｃ
ｃである。このメタルハライドランプ(A)には、発光金
属として所定量の臭化ディスプロシウムとヨウ化銀が封
入されており、その他所定量の水銀とアルゴンガスとが
封入されている。電極間距離は２.０ｍｍである。この
メタルハライドランプ(A)を電子安定器にてランプ電力
３５０Ｗで直流点灯させた。下記の表３は、ヨウ化水銀
の量を変化させ、臭化ディスプロシウムの量を０.１ｍ
ｇとし、他は〜の試料は全て同一条件とし、ランプ
単体の発光効率（ルーメン/Ｗ）、余分な発光部(6)の揺
らぎの有無、スクリーン照度（ルックス）について検証
した。 （表 ３） ヨウ化水銀の量モル比(mgX/MH) ０ １.３ １.８ ２.７ ４.４ ４.８ ヨウ化ディスプロシウムの量(mg/cc) ０.１ ０.１ ０.１ ０.１ ０.１ ０.１ ランプ単体の発光効率(ルーメン/Ｗ) ５０ ５４ ５５ ５４ ５６ ５６ 余分な発光部の揺らぎ 〇 〇 〇 〇 △ × スクリーン照度(lx) ６３０ ６６０ ６７０ ６９０ ７３０ ６９０ 表３に示すようにヨウ化銀を封入すれば、スクリーン照
度は増加するが、過剰に封入すると余分な発光部の揺ら
ぎが発生するため、本発明の封入量が適切な範囲と判断
できる。

【００２２】なお、前記実施例１〜３では、臭化ディス
プロシウム、ヨウ化インジウム、ヨウ化ディスプロシウ
ム、ヨウ化水銀を使用したが封入する金属ハロゲン化物
の種類は限定されるものでない。また、本発明ではラン
プ単体の発光効率についても限定を加えるものではな
い。

【００２３】

【発明の効果】以上述べたように本発明は、封入する金
属ハロゲン化物を特定の少ない量に限定する事により、
高いスクリーン照度とチラツキのない画面がえられた。
また、メタルハライドランプ内の金属ハロゲン化物が少
ないので、石英ガラスと金属ハロゲン化物との反応が少
なくなり、点灯寿命が長くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るメタルハライドランプの断面図

【図２】本発明に係るメタルハライドランプをリフレク
タに装着して点灯した場合の説明用断面図

【図３】本発明にかかるメタルハライドランプの点灯部
分の断面図

【図４】従来のメタルハライドランプの点灯部分の断面
図

【符号の説明】

(1)…ランプ容器 (1a)…発光管部 (2)…電極 (3)…封止用箔 (4)…アーク (5)…輝点 (6)…明るい発光部或いは余分な発光部 (7)…境目 (8)…リフレクタ (9)…光を有効に利用できる範囲＝ＬＣＤパネル (10)…スクリーン (11)…フィルム (12)…外部リード棒

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 達夫 兵庫県姫路市豊富町御蔭字高丸703番地 フェニックス電機株式会社 内 (72)発明者 池田 富彦 兵庫県姫路市豊富町御蔭字高丸703番地 フェニックス電機株式会社 内 (56)参考文献 特公 平７−32004（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 61/20 H01J 61/88

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リフレクタに装着して光学機器に使
   用され、電極間距離当たりのランプ電力が７５〜２７０
   Ｗ／ｍｍで作動するメタルハライドランプであって、 ハロゲン化水銀以外の金属ハロゲン化物を０.０４〜０.
   ３ｍｇ／ｃｃ封入し、ハロゲン化水銀は封入されていな
   いことを特徴とするメタルハライドランプ。
2. 【請求項２】 リフレクタに装着して光学機器に使
   用され、電極間距離当たりのランプ電力が７５〜２７０
   Ｗ／ｍｍで作動するメタルハライドランプであって、 ハロゲン化水銀以外の金属ハロゲン化物を０.０４〜０.
   ３ｍｇ／ｃｃとハロゲン化水銀とを封入し、ハロゲン化
   水銀／該金属ハロゲン化物がモル比で１.３〜４.４の範
   囲にある事を特徴とするメタルハライドランプ。